Направи дарение на училище!

Малко са по-възхитителните антидоти срещу стрес, от това да лежиш по гръб върху топла трева и да гледаш как облаците минават бавно по небето.
Като деца обичаме да откриваме очертанията на животни и замъци в техните извиващи се форми.
Като възрастни виждаме нещо успокояващо и красиво в тези пухкави кичури бяло, които бавно се реят. Облаците са красиви. Облаците са невинни.
С едно изключение.

Продълговатите ивици от облаци, които кръстосват небето след самолетите, може да изглеждат твърде тънки, за да причинят вреда. Но сега знаем, че напротив – тези кондензни следи допринасят за глобалното затопляне, като улавят топлината като пухкаво яке.
„Те са една от малкото прояви на причинени от човека агенти, изменящи климата, които всъщност можете да наблюдавате“, казва Дейвид Лий, специалист по атмосферни условия в Университета в Манчестър, Великобритания. Докато доказателствата се натрупват, за да покажат колко вредни са тези въздушни следи, някои инженери посягат към дръзко решение: да ги изтрием изцяло от небето.

Следите зад самолетите се създават, когато водата се кондензира, за да образува кристали около малки частици сажди от изпускателните отвори на самолета. И все пак няма фундаментална причина това да се случи.
Десетилетия експерименти с шпионски самолети, алтернативни двигатели и съвсем наскоро с изкуствен интелект, показаха че е възможно да се спре тяхното формиране. Няма да е лесно: изчистването на атмосферата от такива неприятности може да изисква не по-малко от цялостно преосмисляне на трафика в нашето небе.

Ефектът на облаците върху нашия климат е фин, тъй като те могат както да отразяват идващата слънчева светлина, което има охлаждащ ефект; така и да улавят и задържат топлината под тях, което пък има затоплящ ефект. Следите от самолетите обаче са вид изкуствен цирус (перест облак) – тънък, студен облак с голяма надморска височина – и ние отдавна знаем, че това е климатична заплаха. Тяхното естество означава, че те пропускат почти цялата идваща към земята слънчева светлина понеже са много тънки, като същевременно обаче улавят топлината под себе си изключително ефективно.

Със сигурност перестите облаци са естествена част от нашето небе. Но самолетите създават все по-голям брой от тях и неотдавнашните доказателства разкриха колко вредно е това.
Едно проучване, проведено от Лий, разглежда атмосферното затопляне, причинено от авиацията между 2000 и 2018 г. То установява, че кондензните следи причиняват значително повече затопляне, отколкото замърсяването с въглероден диоксид, причинено от изгаряне на реактивно гориво: 57% от затоплянето се дължи на самолетни следи и само 34% – на CO2. Останалите 9 процента се дължат на други компоненти на изгорелите газове. Това може да дойде като нежелана изненада за пътниците, притесняващи се за климата, които плащат, за да компенсират въглеродните емисии от своите полети, тъй като такива компенсации пренебрегват въздействието на кондензните следи.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Разбира се, сравненията между емисиите на СО2 и неблагоприятните ефекти не са много коректни. Това е така, защото парниковите газове могат да останат в атмосферата в продължение на стотици години, докато кондензните следи се задържат само около 12 часа. И все пак тези следи са огромен и все по-нарастващ проблем.
Възходът и ръстът на въздушния трафик може да е бил спрян от пандемията covid-19, след като броят на въздушните пътници е спаднал от 4,5 милиарда през 2019 г. на 1,8 милиарда през 2020 година. Но ако предприемем някакво скорошно връщане към нормалността на въздушния транспорт, броят на пътниците може лесно да започне да се увеличава отново – и може би много бързо, след като пандемията веднъж бъде овладяна.
И така, как да ограничим кондензните следи?

Един от методите може да бъде самолетите да летят на големи височини. Плътността на контурите зависи от това колко влажен е въздухът, а влажността намалява с надморската височина, когато въздухът става по-разреден. Ако самолетите трябваше да летят на 18 000 метра, колкото е крейсерската височина на Конкорд, нямаше да има достатъчно влага за контурите. Самолет като Боинг 777 обаче пътува ефективно на около 10 000 метра и просто не е построен да лети значително по-високо. Във всеки случай атмосферните учени не знаят достатъчно за това как замърсителите от отработени газове като азотни оксиди биха повлияли на атмосферата, когато се отделят на толкова голяма надморска височина. Ако се окаже, че увреждат озоновия слой, който поглъща вредното ултравиолетово лъчение от слънчевата светлина, това може да надвиши ползите от контрола на кондензните следи.

Огледало за обратно виждане

Може би можем да извлечем поука от времето, когато кондензните следи са били проблем по причина, различна от климата. През 50-те години на миналия век в САЩ ЦРУ подготвя шпионския самолет U-2 за достатъчна височина, на която да прелети над Съветския съюз. Той можеше да лети много по-високо от Конкорд, но не можеше да го прави през цялото време. Видими кондензни следи биха били лесен ориентир за руските самолети-прехващачи. Оказа се, че е далеч от това да успее да избегне този риск.

Въпреки че влажността има тенденция да намалява с повишаването на надморската височина като цяло, в атмосферата има слоеве въздух с по-висока и по-ниска влажност благодарение на локалните метеорологични условия. Това означава, че регулирането на надморската височина на U-2 с няколкостотин метра обикновено би спряло образуването на кондензни следи. Единственият проблем беше, че пилотите често не можеха да разберат кога изпускат следа.
В крайна сметка ЦРУ намери проста корекция: монтиране на огледало за обратно виждане извън пилотската кабина на U-2. По този начин пилотите можеха да видят собствените си следи назад и да опитат да превключат височината.
Това нискотехнологично решение не би било практично във водовъртежа на съвременния въздушен трафик. И с кондензните следи, обратно в светлината на прожекторите поради екологични причини, търсенето на по-добро решение продължава.

Самолетните двигатели са очевидното място, към което трябва да се съсредоточат усилията. В днешно време повечето самолети използват реактивни двигатели, които изгарят горивото по-пълно, произвеждайки малко сажди.
„Броят на ледените кристали зависи до голяма степен от броя на частиците сажди“, казва Марк Стетлър от Транспортната и екологична лаборатория на Imperial College London. „Ако ги намалим, това би намалило и кондензните следи.“
Наскоро Стетлър анализира методите за изучаване на следите и установи, че приемането на двигатели с двойно изгаряне в целия авиопарк би намалило климатичното въздействие на изгарянето с повече от 60%.
Смяната на двигателите на самолетите в глобален мащаб обаче е твърде скъпо начинание, за да бъде осъществимо в краткосрочен план.
Но има една идея, която може да осигури по-бързо решение.

За целта трябва да се върнем към метода на ЦРУ за смяната на височините, така че самолетите да летят във въздушни слоеве с ниска влажност – но този път ръководени от нещо малко по-сложно от огледалото за обратно виждане.
Идеята е да се използват атмосферни модели в реално време, за да се определят предварително слоевете с ниска влажност на атмосферата, където следите няма да се образуват, след което да се отклонят съответно самолетите.

Правенето на такива прогнози е огромно предизвикателство. Но Адам Дюрант, основателят на SATAVIA, компания, базирана в Кеймбридж, (Великобритания) казва, че неговата фирма може да го направи.
SATAVIA е разработила модел на атмосферата на цялата планета до височина 18 000 метра, захранван с подробни метеорологични данни и обработен от изкуствен интелект.
„Вече сме в състояние да управляваме нашите сложни атмосферни модели в хипер-резолюция и в глобален мащаб за първи път“, казва Дюрант.

По принцип това би направило възможно задаването на маршрути за полети, така че те да формират по-малко следи. Ако това може да се направи, има доказателства, които предполагат, че ефектите ще бъдат важни.
В същото проучване, което изследва промените в двигателя, Стетлър разглежда набор от полети над Япония и установява, че само малък брой от тях представляват по-голямата част от затоплянето, причинено от неблагоприятни условия. Отговорните за това полети имаха тенденция да образуват кондензни следи, които висяха дълго време в небето. Ако тези полети, представляващи само 2 процента от трафика, бъдат отклонени, така че да не оставят следи, затоплящият ефект върху климата отново ще бъде намален с 60 процента.
Авиокомпанията Emirates, базирана в ОАЕ, се съгласи да работи със SATAVIA, за да тества идеята през следващите месеци.
Затегнете предпазните колани. Това все пак не е перфектно решение.

Грег Томпсън от SATAVIA посочва, че пренасочването на самолети към по-ниски височини може да увеличи изгарянето на гориво, докато избутването им по-високо увеличава риска от турбуленция.
„Трябва ли да помоля пътниците да носят предпазни колани поради възможни турбуленции, за да избегнем създаването на кондензни следи?“ пита той.
Клаус Гиренс от Германския аерокосмически център Институт за атмосферна физика близо до Мюнхен, постави под съмнение дали стратегията ще бъде ефективна. Наскоро той сравни два метода за предсказване на следи с реални метеорологични данни и наблюдения. Резултатите предполагат, че е възможно да се предскаже къде ще се образуват следи.
Гиренс обаче не тества метода, използван от SATAVIA; пълните подробности не са публикувани. Фирмата остава уверена, че е направила пробилв.
Книгите по история може да запишат 2021 г. като начало на края на кондензните следи. Но гибелта им ще отнеме известно време. Дотогава, когато погледнем нагоре в ясен ден, ще видим сладко напомняне, че планетата бавно и стабилно се затопля.

Източник: New Scientist Magazine
Превод: Радослав Тодоров

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!